Способ измерения разности фаз сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано в электро- и радиотехнических установках различного назначения при измерении фазовых ; сдвигов.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых значений разности фсз сиг ало з.

На фиг. 1 ;iii;iiv2,T,u:na структур::.-;-: электрическая схема устройства измерения разности фаз сигналов, реализующего способ измерения разности фаз сигналов на фиг. 2 - временные

диаграммы, поясняющие работу устрой- ства измерения разности фаз сигналов

Устройство измерения разности фаз сигналов включает коммутатор 1 двух исследуемых сигналов, первый и второй параллельные усилительно-смесительные каналы 2 и 3, вспомогательный канал 4, гетеродин 5, блок 6 автоматической подстройки частоты, синхронизатор 7, ко:т гутятог 8 снгнлл М : о1:е:-:.1-то1 :;г-Г- частоты, а - с::ет р 9 а ннчч.-) р. 10.

Каддый параллельньш канал содержит усилители амплитуды исследуемых сигналов, смесители супергетеродинного

О

,J

ел &

типа, усилители амшштуды сигналов промежуточной частоты.

Усилительно-смесительные каналы 2 и 3 совместно с гетеродином 5 образуют первый (2 и 5) и второй (3 и 5) каналы двухканального усилительног преобразовательного тракта соответственно.

Усилительно-смесительный канал А совместно с гетеродином 5 образует вспомогательный усилительно-преобразовательный тракт (А и 5). Вспомогательный усилительно-преобразовательной тракт (А и 5) совместно г бло- ком 6 автоматической подстройки частоты образует систему автоматической подстройки частоты (4, с и 6) .

В каналах двухкана.): .иого и вспомогательного усилительно-преобразовательных трактов осуществляют однократные или многократные как усиление амплитуды, так и преобразование частоты .

Первый и второй выхолы коммутатора 1 исследуемых сигналов соединены с сигнальными входами усилительно- смесительных каналов 2 и 3 соответственно. Выходы последних соединены с первым и вторым входамт- коммутатора 8 сигналов про - ежуточной частоты соответственно, выходы которого соединены с первыми и вторым входами ф.азо- метра 9 соответственно. Выход фазо- метра 9 со пинен с вг.одом интегратора 10.

Первый, второй и третий выходы гетеродина 5 соединены с гетеродинными входали усилится/.но-смесительных каналов 2, 3 и 4 соответственно. Сигнальный вход вспомогательного канала А соединен с вторым входом коммутатора 1 исследуемых сигналов. Выход усилительно-смесительного канала А соединен с входом блока 6 автоматической подстройки частоты. Выход блока 6 автоматической подстройки частоты соединен с входом управления гетеродина 5.

Первый и второй выходы синхронизатора 7 соединены с входами управления коммутатора 1 исследуемых сигналов и коммутатора 8 сигналов промежуточной частоты.

Способ измерения разности фаз осу- щестБ.;к;иТ следующим ск ..

На первый и второй входы коммутатора 1 подают первый и второй исследуемые сигналы соответственно. Иссле

5

0

дуемый сигнал с второго входа коммутатора 1 непрерывно подают на сиг- г нальнын вход вспомогательного канала А. Сигнал с выхода системы автоматической подстройки частоты (А, 5 и 6) подают на вход управления гетеродина 5. Системой автоматической подстройки частоты (А, 5 и 6) управляют гетеродином 5.так, что при изменении частоты исследуемого сигнала на втором входе .коммутатора 1 частоту сигнала промежуточной частоты на выходах усн- литепыю-смесительных каналов 2, 3 и А удерживают неизменной. Коммутатор 1 исследуемых сигналов и коммутатор 8 сигналов промежуточной частоты работают синхронно, в два такта, при этом

Ъ А TKOM

ие

Чет

5

0

5

0

5

где Тком - период коммутации,

чет неч Длительн9сть четного и ие- четного тактов соответственно.

В нечетные такты из синхронизатора 7 на вход управления коммутатора 1 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом исследуемый сигнал с первого входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 2, а исследуемый сигнал с второго входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 3.

В четкие такты из синхронизатора 7 на вход управления коммутатора 1 поступают четные синхронизирующие импульсы, при этом исследуемый сигнал с первого входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 3, а исследуемый сигнал с второго входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 2. Первый и второй исследуемые сигналы на входе коммутатора 1 имеют фазы ф{ и Pg соответственно. .

Измеряют разность фаз исследуемых сигналов

5 С( - - )

0

либо

др 02 -Р, -(, 02)

в зависимости от того, какой из исследуемых сигналов принимают за опорный.

Разность набегов фаз &tj в первом канале (2 и 5) усилительно-преобразовательного тракта относительно второго канала (3 и 5) обусловлена тем, что величины собственных набегов фазы в каждом из каналов неодинаковы и кроме того, .непостоянны во времени.

Разность фаз сигналов промежуточной частоты на входе коммутатора 8 равна

AV-VI-,

где (jJj - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе первого канала (2 и 5) Jv

(л - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе второго канала (3 и 5).

Если за опорный принимают первый исследуемый сигнал, т.е.

-Р,,

то величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе коммутатора 8 н нечетные такты

Р« +- +ЛЦ ) -Фг + ЛЦ,

где фjнеч Фаза сигнала промежуточной частоты на выходе , первого канала (2 и 5) в нечетные так ты Лаза сигнала.промежуточной частоты на выходе второго канала (3 и 5) в нечетные такты,

а величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе коммутатра 8 в четные такты

Лфчет «чет ( +ЛЧ -Р, -Af+ACf,

где (fJj ц - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе первого канала (2 и 5) в четные такты}

ZMCT Фаза сигнала промежуточ- . . ной частоты на выходе второго канала (3 и 5) в чет. ые такты.

В нечет гые такты из синхронизатора 7 на вход управления коммутатора 8 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом сигнал промеҐ

2 меч

0

5

0

5

0

5

0

5

0

жуточной частоты с выхода первого канала (2 и 5) подают на первый выход коммутатора 8 и далее на первый вход фазометра 9t а сигнал промежуточной частоты с выхода второго канала (3 и 5) подают на второй выход коммутатора 8 и далее на второй вход фазометра 9.

В четные такты из синхронизатора 7 на вход управления коммутатора 8 поступают четные сннхронизирукяцие импульсы, при этом сигнал промежуточной частоты с выхода первого канала (2 и 5) подают на второй выход коммутатора 8 и далее на второй вход фазометра 9, а сигнал промежуточной частоты с выхода второго канала (3 и 5) подают на первый выход коммутатора 8 и далее на первый вход Газометра 9.

Величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометра 9 в нечетные такты

АУнеч в АфиечвЛ0+АН, .а величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометра 9 в четные такты

,.-(-&0+Atf) - A0-A(f...

Сигнал на выходе фазометра 9 или Uq цет- (фиг.2) прякопропорциона- лен разности фаз или Б нечетные или четные такты соответственно. Выходной сигнал фазометра 9 Ua подают на вход интегратора 10. Выходной сигнал фазометра 9 U имеет постоянную составляющую, амплитуда U которой зависит от измеряемой разности фаз исследуемых сигналов Л Ф , и переменную составляющую, амплитуда &U которой.зависит от разности набегов фаз в каналах й.

В результате интегрирования выходного сигнала фазометра 9 на выходе интегратора 10 получают сигнар U (фиг.2), амплитуда которого соответствует амплитуде U постоянной составляющей выходного сигнала фазометра 9

Таким образом,

55

+WJLi 2

()+ ( ..

Следовательно, на выходе интегратора 10 получают сигнал, амплитуда которого соответствует измеряемой разности фаз исследуемых сигналов ДФ и не зависит от величины и знака разности набегов фаз Ш в каналах.

Формула изобретения

Способ измерения разности фаз сигналов, заключающийся в том, что первично периодически коммутируют в четный и нечетный такты одинаковой длительности за период коммутации исследуемые сигналы на входы первого и второго параллельных каналов, меняя в каждый такт канал поступления сигналов, преобразуют по частоте сигналы в первом и втором параллельных каналах, путем смешения их с сигналом

5

0

гетеродина, частота которого связана с частотой исследуемого сигнала, вторично периодически коммутируют в четные и нечетные такты одинаковой длительности за период коммутации сигнал так, что полярность сигнала инвертируется в четные (нечетные) такты или сохраняется неизменной в нечетные Ј (четные) такты, интегрируют амплитуду сигнала, а искомую разность фаз исследуемых сигналов определяют по величине1 амплитуды проинтегрированное го сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона, измеряемых значений разности фаз сигналов, вторичную периодическую коммутацию сигнала прородят до, а интегрирование амплитуды сигнала - после измерения разности фаз преобразованных сигналов.

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано и электро- и радиотехнических установках различного назначения при измерении фазовых сдвигов сигналов. Целью изобретения является распирение диапазона изме-- ряемых значений разности фаз сигналов. Изобретение основано на первичной периодической коммутации исследуемых сигналов на входах, параллельных каналов, усилении амшштуды и преобразовании частоты при подстройке частоты гетеродинных колебаний и последующей вторичной коммутации сигналов промежуточной частоты так, что в одни из равных тактов коммутации измеряют разность фаз между сигналами промежуточной частоты на выходах первого и второго каналов, а в другой - на входах второго и первого каналов. Затем амплитуду сигнала, пропорционального в один из тактов . (ft +&q), я в другой (A1 -&tf), где - измеряемая разность фаз между исследуемыми сигналами; &U) - разность набегов фаз в каналах, интегрируют. Особенностью изобретения является то, что вторичную коммутации сигналов проводят до, а интегрирование сигнала после измере.шш разности фаз сигналов, промежуточной частоты. 2 ил. а $/)

ФИ2,1